Методы защиты от коррозии

Для предупреждения коррозии и защиты от нее применяются электрохимические методы, изменение коррозион­ных свойств металла, изменение свойств коррозионной среды, комбинированные методы и т. д.

К электрохимическим методам защиты металлов относятся катодная защита, протекторная защита и др. При катодной защите защищаемая конструкция или деталь присоединяется к отрицательному полюсу источника электрической энергии и становится катодом. В качестве анодов используются куски железа или специально изготовленные сплавы. При надлежащей силе тока в цепи на защищаемом изделии происходит восстановление окислителя, процесс же оки­сления претерпевает вещество анода.

Протекторная защита осуществляется присоединением к защищаемому металлу большого листа, изготовленного из другого, более активного металла — протектора. В качестве протектора при защите стальных изделий обычно применяют цинк или сплавы на основе магния. При хорошем контакте между металлами защищаемый металл (железо) и металл протектора (например, цинк) оказывают друг на друга поляризующее действие. Согласно взаимному положению этих металлов в ряду напряжений, железо поляризуется катодно, а цинк — анодно. В результате этого на железе идет процесс восстановления того оки­слителя, который присутствует в воде (обычно растворенный кислород), а цинк окисляется.

И протекторы, и катодная защита применимы в средах, хорошо проводящих электрический ток, например в морской воде. В частности, протекторы широко применяются для защиты подводных частей морских судов.

Изменение коррозионных свойств металла достигается его легированием или нанесением на поверхность металла защитных покрытий. Из химически стойких сплавов наиболее широкое применение имеют нержа­веющие стали, в состав которых входит до 18% хрома и до 10% никеля.

Покрытия, применяемые для защиты металлов, подразделяются на металлические, неметаллические и образованные в результате химической или электрохимической обработки поверхности металла.

В качестве металлов для покрытия обычно применяют металлы, образующие на своей поверхности защитные пленки. Как уже говорилось, к таким металлам относятся хром, никель, цинк, кадмий, алюминий, олово и некоторые другие. Значительно реже применяются металлы, имеющие высокий электродный потенциал — серебро, золото. Существуют различные способы нанесения металлических покрытий, наибольшие преимущества имеют методы гальванотехники.

Для защиты железных конструкций от коррозии наиболее часто применя­ют металлическое покрытие из цинка (оцинкованное железо, жесть) или олова (луженое железо, белая жесть). В первом случае цинк является более актив­ным восстановителем, чем железо, так как φZn = -0.763 B < φFe = -0.44 B. Поэтому при нарушении покрытия в коррозионных микрогальванических элементах цинк будет анодом и разрушаться, а железо катодом — местом, для осуществления процессов восстановления окислителей среды. Поскольку в данном процессе цинк является анодом, то цинковое покрытие железа называется анодным покрытием.

При нарушении сплошности покрытия луженого железа коррозия будет осуществляться в паре железо—олово так же, как и в паре металлов железо—медь, поскольку олово, как и медь, менее активный восстановитель, чем железо. Поэтому для описания в этой системе следует только заме­нить Си на Sn. Разрушению будет подвергаться несущая железная конструкция. В данном случае олово служит катодом и называется катодным покрытием.

К неметаллическим относятся покрытия лаками, красками, эмалями, феноло-формальдегидными и другими смолами. Для длительной защиты от атмосфер­ной коррозии металлических сооружений, деталей, машин, приборов чаще всего применяются лакокрасочные покрытия.

Покрытия, создаваемые химической или электрохимической обработкой металла, представляют собой в основном защитные оксидные или солевые пленки. Примерами могут служить оксидирование алюминия (создание на его поверхности стойких оксидных пленок), фосфатирование стальных изделий (создание защитных пленок, состоящих из фосфатов).

Изменение свойств коррозионной среды пригодно для случаев, когда защищаемое изделие эксплуатируется в ограниченном объеме жидкости. Метод состоит в удалении из раствора, в котором эксплуатируется защищаемая деталь, растворенного кислорода (деаэрация) или в добавлении к этому раствору веществ, замедляющих коррозию, — ингибиторов. В зависимости от вида коррозии, природы металла и раствора применяются различные ингибиторы. При атмосферной коррозии применяют хорошо адсорбирующиеся на металле вещества: карбонат аммония, уротропин, нитрит натрия. Для нейтральной коррозионной среды и растворов солей в качестве ингибиторов используют неорганические соли хромовых кислот, фосфорной, кремниевой, азотной и азотистой кислот. В кислых средах используют органические ингибиторы, содержащие атомы азота, серы, фосфора, кислорода и группировки атомов с ненасыщенными связями. Защитное действие ингибиторов обусловлено тем, что их молекулы или ионы адсорбируются на поверхности металла и каталитически снижают скорость коррозии, а некоторые из них (например, хроматы и дихроматы) переводят металл в пассивное состояние.

Способы защиты от коррозии.

1. Неметаллические и металлические покрытия (лаки, краски, полимеры). Металлические покрытия бывают:

а) анодные – покрытие металлом, более активным, чем защищаемый (с меньшим φ)

б) катодные – покрытие менее активным металлом, чем защищаемый (с большим φ).

2. Оксидирование – покрытие защитными пленками (только те металлы, плотность которых мала).

3. Ингибиторы коррозии – вводятся соединения, ионы которых дают сложные комплексные соединения. (РО₄^3- - фосфотирование, CrO₄^2- - хромирование).

4. Защита протектором. Протектор – металлическая пластина (изделие) из очень активного металла, образующая гальваническую пару защищающую изделие. Со временем разрушенный протектор заменяют.

5. Катодная защита - защита внешним потенциалом с помощью присоединения к аноду, тем самым делает изделие катодом. При этом нужен постоянный источник тока. Катодную защиту нельзя путать с катодным покрытием.

ПРИЛОЖЕНИЯ

Приложение 1

Стандартные энтальпии образования (DН^o) и энтропии (S^o)

Дата добавления: 2014-01-11